Le malattie cardiovascolari (CVD) rappresentano una delle cause di morte più frequenti in tutti i Paesi, probabilmente anche in seguito allo scorretto stile di vita
adottato da un numero sempre maggiore di individui in tutto il mondo.39
A conferma di questa ipotesi, diversi studi hanno osservato che la dieta mediterranea è particolarmente protettiva contro le CVD e alcuni hanno riportato un rischio di mortalità per cause cardiovascolari inferiore del 25% nelle persone che aderiscono alla dieta mediterranea. Inizialmente venne ipotizzato che questo tipo di dieta mostrava protezione contro le CVD, e molte altre malattie, principalmente a causa del suo basso contenuto di grassi saturi. Tuttavia, gli effetti protettivi della dieta mediterranea possono essere attribuiti anche al ricco contenuto di polifenoli, vitamine e fibre alimentari derivanti dall’elevato apporto di olio d'oliva, frutta, verdure, cereali e da un modesto consumo di pesce e vino rosso.39
Un nutriente risultato molto importante per la salute cardiovascolare e ingrediente principe della dieta mediterranea è il pomodoro, e in particolare il suo componente bioattivo, il licopene (Figura 16). Il licopene è un pigmento liposolubile che conferisce il colore rosso ai pomodori; è un carotenoide e rappresenta quasi il 90% del totale dei carotenoidi contenuti nei pomodori.40
Figura 16. Struttura chimica del licopene.
Studi clinici hanno valutato gli interventi alimentari a base di licopene su fattori di rischio CVD negli individui sani riscontrando che l’integrazione del pomodoro nella dieta induce cambiamenti nell'espressione dei microRNA cardiaci, riduce lo stress ossidativo e migliora la funzione diastolica.40
L’assunzione di pomodoro è stata significativamente associata alla riduzione dell’espressione di miR-350 e miR-872 nei topi alimentati per tre mesi con una dieta in cui l'integrazione del pomodoro era equivalente a 1 mg di licopene/kg di peso corporeo/giorno.40
Il microRNA miR-350 svolge un ruolo fondamentale nell’ipertrofia dei cardiomiociti attraverso il blocco nella sintesi proteica di p38α a livello post-trascrizionale. La proteina p38α appartiene alla famiglia delle MAP chinasi (MAPK), protein chinasi attivate dai mitogeni, piccoli peptidi che inducono la cellula a iniziare la divisione cellulare. Le MAPK sono coinvolte nella regolazione delle funzioni cellulari tra cui proliferazione, differenziazione, sopravvivenza e apoptosi. La p38α costituisce la principale MAPK del cuore; la sua induzione promuove l'apoptosi dei cardiomiociti, mentre la sua inattivazione si traduce in un'elevata ipertrofia cardiaca che si verifica soprattutto nel caso in cui il cuore sia anche sottoposto a un sovraccarico di pressione.41
La riduzione nell’espressione di miR-350 da parte del licopene potrebbe rallentare il progredire dell’ipertrofia cardiaca che, nel lungo periodo, conduce a patologie più importanti come l’insufficienza cardiaca o lo scompenso cardiaco.41
L’altro microRNA regolato dal licopene è il miR-872; la sua presenza contribuisce alla produzione di citochine pro-infiammatorie e all’aumento dello stress ossidativo cardiaco. La condizione di stress ossidativo indica l’insieme delle alterazioni che si producono nei tessuti e nelle cellule quando questi sono esposti a un eccesso di agenti ossidanti come i radicali liberi. Se le difese antiossidanti dell’organismo non sono sufficienti a mantenere la cellula in uno stato di equilibrio e la situazione di stress è prolungata, l’eccesso di agenti ossidanti può generare alterazioni vitali che col procedere diventano irreversibili. Il miR-872 favorisce questa condizione inibendo l’enzima eme ossigenasi-1. L’eme-ossigenasi 1 è un enzima inducibile che risponde allo stress e converte l’eme in bilirubina, monossido di carbonio e ferro libero, il quale ha effetti antinfiammatori e anti-apoptotici. Una delle funzioni dell’eme ossigenasi-1 è di avere un effetto protettivo sulla parete arteriosa
promuovendo l’attività antiinfiammatoria e inducendo la riparazione dell’endotelio danneggiato.42
Pertanto, la riduzione del miR-872 con conseguente aumento della produzione di eme-ossigenasi, potrebbe spiegare la diminuzione dello stress ossidativo nel gruppo di topi alimentati con pomodoro.40
Altri studi sperimentali hanno dimostrato che il licopene può essere utile anche in seguito ad infarto del miocardio migliorando diversi processi di rimodellamento cardiaco conseguenti alla necrosi del tessuto come l’ipertrofia e la fibrosi e attenuando la disfunzione cardiaca che deriva dall’infarto.43
I topi sono stati alimentati con una dieta uguale a quella utilizzata nel precedente studio per i tre mesi successivi all’infarto del miocardio. Il risultato è la diminuzione dei livelli di otto microRNA (miR-29, -194, -503, -20a, -30a, -192, -30e e 126) implicati nella regolazione di due proteine: IGF-1 e SIRT-1.43
IGF-1 (insuline-like growth factor) o somatomedina è un fattore di crescita che promuove la proliferazione e la differenziazione cellulare. I fibroblasti cardiaci sono responsabili della produzione del tessuto connettivo composto principalmente da fibre collagene, più rigide, che mantengono la struttura del cuore e fibre elastiche che invece ne garantiscono il funzionamento. Colture di fibroblasti cardiaci umani trattate con IGF-1 hanno mostrato un aumento della produzione di fibre elastiche che vanno a contrastare la deposizione di collagene tipica della fibrosi che rende il cuore più rigido e meno funzionale.43
La proteina SIRT-1 (sirtuina 1) è invece implicata nella regolazione della crescita e della sopravvivenza dei cardiomiociti in condizioni di stress. In seguito all’infarto spesso si verifica un danno da riperfusione quando la circolazione sanguigna torna al tessuto colpito dalla necrosi. L'assenza di ossigeno e nutrienti che si verifica durante l’infarto crea una condizione in cui il ripristino della circolazione ha come risultato l'infiammazione e lo stress ossidativo dei tessuti coinvolti, invece della ripresa della normale funzionalità. E’ stato dimostrato che l'esaurimento di SIRT-1 contribuisce ad aggravare il danno da riperfusione. Lo studio sul licopene dimostra che la
diminuzione degli otto microRNA cardiaci aumenta l’espressione di IGF-1 e SIRT-1 e questo potrebbe spiegare la sua utilità nella ripresa dopo infarto del miocardio.43
La quantità di licopene usata negli studi, 1 mg/kg al giorno equivale a 700mg di pomodoro/kg al giorno che in un uomo di 70 kg corrisponde a 49000mg di pomodori (o circa 0,049 kg); una porzione relativamente piccola, che potrebbe essere facilmente introdotta nella dieta. Un’indagine ha valutato che il consumo annuo di pomodori freschi è di 18 kg pro capite in Europa e di 8 kg pro capite negli Stati Uniti; in Europa un uomo consuma quindi 0,05 kg di pomodoro al giorno, ovvero la quantità sufficiente a produrre gli effetti benefici dimostrati negli studi sul licopene.40
Un altro nutriente, con effetto benefico sulla salute umana, che può agire attraverso la modulazione dei microRNA è la fibra alimentare. Come dimostrato nello studio sulle cellule tumorali del colon3, esiste un’associazione tra l’acido
butirrico, un metabolita della fibra alimentare derivante dalla fermentazione intestinale, e alcuni microRNA, tra cui miR-17 e miR-93. Oltre ad essere presenti nelle cellule intestinali, questi microRNA sono ampiamente espressi anche nel cuore e sono implicati nella patogenesi della malattia coronarica.39
La malattia coronarica fa parte delle malattie cardiovascolari più frequenti e indica la stenosi, o addirittura l’occlusione, delle arterie coronarie che è in grado di ridurre o interrompere completamente l’apporto di sangue al cuore. La stenosi deriva principalmente dall’aterosclerosi, un indurimento con perdita di elasticità delle pareti delle arterie, causata dalla formazione di placche costituite da lipidi, tra cui il colesterolo (Figura 17). Le conseguenze della malattia coronarica possono essere l’infarto cardiaco o addirittura l’arresto cardiocircolatorio. 44
Figura 17. Placca aterosclerotica. (GMV Care&Research)
La formazione della placca aterosclerotica è conseguente a un’infiammazione endoteliale causata da qualsiasi fattore: fumo di sigaretta, ipertensione, diabete, infiammazione metabolica. Lo stato infiammatorio cronico favorisce il richiamo di macrofagi, cellule del sistema immunitario in grado di accumulare lipidi. Se i livelli dei lipidi circolanti sono elevati si ha un eccessivo accumulo di colesterolo nei macrofagi che porta alla loro trasformazione in cellule schiumose, o foam cells, capaci di infiltrarsi nell’endotelio. L’infiltrazione endoteliale di macrofagi e materiale lipidico dà origine alla placca. I macrofagi hanno un’ampia varietà di meccanismi di assorbimento dei lipidi e non sono in grado di limitarne l'entrata; per mantenere una corretta omeostasi lipidica cellulare dipendono in gran parte dalle vie di efflusso del colesterolo. Un trasportatore chiave, coinvolto nell'efflusso di colesterolo e fosfolipidi dai macrofagi, è il trasportatore ABCA1 che media il trasporto dei lipidi dalla cellula alle lipoproteine ematiche ad alta densità HDL.45
Nei pazienti con malattia coronarica è stata rilevata un’abbondante presenza di miR- 93, un inibitore dell’espressione di ABCA1. La diminuzione di ABCA1, causata dall’aumento di miR-93, interrompe la capacità dei macrofagi di rimuovere il colesterolo dal citoplasma favorendo l'aterogenesi patologica. Al contrario, la ridotta espressione di miR-93, causata da una dieta ricca di fibre, permette alla proteina ABCA1 di svolgere il suo lavoro e rallentare la formazione della placca.39
Tra i fattori di rischio per lo sviluppo delle patologie cardiovascolari rientra sicuramente la senescenza del sistema vascolare, un evento comune durante il naturale processo d’invecchiamento dell’organismo. La senescenza vascolare è associata all'irrigidimento delle grandi arterie, alla disfunzione endoteliale, allo stress ossidativo e all’infiammazione; fattori che promuovono lo sviluppo di tutte le
malattie aterosclerotiche vascolari. Studi recenti forniscono prove che
l'invecchiamento vascolare è caratterizzato dall'esaurimento della nicotinammide
adenina dinucleotide NAD (Figura 18).46
Figura 18. Struttura chimica del NAD
Il NAD è un co-enzima ossido-riduttivo presente nelle cellule e necessario per oltre 500 reazioni enzimatiche. Svolge un ruolo cruciale in vari processi biologici tra cui il metabolismo, l’invecchiamento, e la morte cellulare; la riparazione del DNA e la regolazione dell’espressione genica. Pertanto è fondamentale per la salute e la longevità umana.47
Le sirtuine, una famiglia di proteine deacetilasi, enzimi chiave nella regolazione delle vie di sopravvivenza dell’apparato vascolare, sono NAD dipendenti: hanno bisogno della presenza di NAD per svolgere le loro funzioni. Originariamente collegate alla regolazione della durata della vita nei lieviti, queste proteine sembrano avere varie e diverse funzioni negli organismi superiori ed hanno un ruolo importante nella regolazione dell'omeostasi cellulare, soprattutto per quanto riguarda il metabolismo, l'infiammazione, lo stress ossidativo e la senescenza. Una carenza di NAD porta alla
disattivazione degli enzimi SIRT, contribuendo all’invecchiamento vascolare e allo sviluppo di patologie cardiovascolari.48
Uno studio condotto in questo campo ha analizzato le proprietà benefiche del precursore di NAD, la nicotinammide mononucleotide NMN (Figura 19), scoprendo che è in grado di ripristinare i livelli di NAD nelle cellule invecchiate e che possiede potenti effetti vascolari anti-invecchiamento, invertendo la disfunzione endoteliale, migliorando la funzione mitocondriale e attenuando lo stress ossidativo.49
Figura 19. Struttura chimica di NMN
Studi successivi hanno osservato che l'esaurimento di NAD correlato all'età è significativamente legato a un’alterata espressione dei microRNA presenti nel sistema vascolare e che gli effetti del trattamento con NMN dipendono anche dal ripristino del profilo di questi microRNA.46
L’endotelio è un organo endocrino in grado di produrre diversi mediatori, alcuni dei quali servono a mantenere la dilatazione dei vasi sanguigni. Tra i mediatori vasodilatatori e vasoprotettivi c’è anche l’ossido nitrico. Con l’invecchiamento aumenta la produzione endoteliale del radicale superossido (O2-) e questo provoca
un eccessivo stress ossidativo e riduce la biodisponibilità di ossido nitrico.49
Nello studio sul NMN sono stati valutati due parametri: la dilatazione endotelio- dipendente (EDD) per valutare la funzionalità endoteliale vascolare poiché in caso di disfunzione l’attività endocrina dell’endotelio è compromessa, e la misurazione della dilatazione endotelio-dipendente mediata però dall’ossido nitrico per analizzare lo
stress ossidativo vascolare. I topi di controllo anziani hanno mostrato valori diminuiti per entrambi i parametri rispetto al controllo giovane.49
A seguito di un intervento orale, nei topi anziani, di 300 mg/kg/giorno di NMN per 8 settimane, sia la EDD sia la EDD mediata dall'ossido nitrico sono state ripristinate al valore basale, uguale a quello rilevato nei giovani topi di controllo. Gli autori avevano anche rilevato che la ridotta espressione e attività di SIRT1 contribuiva a compromettere la EDD nelle arterie durante l’invecchiamento; il trattamento con NMN ha ripristinato l'espressione e l'attività dell’enzima SIRT1 nelle arterie dei topi anziani.49
Nello studio successivo, in cui è stato valutato il profilo di microRNA, un gruppo di topi anziani è stato trattato con NMN in iniezioni di 500 mg/kg al giorno per 2 settimane. Alla fine del trattamento i livelli di microRNA nell’aorta sono stati confrontati con quelli ottenuti da topi di controllo giovani e da un altro gruppo di topi anziani non trattati.46
Il risultato ha mostrato una netta differenza nell’espressione dei microRNA nel gruppo giovane rispetto al gruppo anziano non trattato, mentre nei topi anziani trattati con NMN i livelli dei microRNA erano molto simili a quelli dei topi giovani. Il trattamento con NMN inverte i cambiamenti legati all'età nel profilo di espressione dei microRNA nell'aorta. In particolare i microRNA che sono stati ripristinati sono miR-29a, miR-27b, miR-652, miR-221, miR-28, miR-21, miR-125b-5p, miR-494, e miR- 145, che sono normalmente alterati durante l’invecchiamento e sono implicati nell’infiammazione vascolare e nell’aterogenesi.46
La nicotinammide è una delle forme in cui si trova la Vitamina B3, una vitamina idrosolubile che può trovarsi sottoforma di acido nicotinico o appunto di nicotinammide, sua ammide (Figura 20).50
Il NAD è la forma ammidica legata a due nucleotidi ed è quella principalmente presente nell’alimentazione; la nicotinammide viene poi rilasciata dal NAD durante il processo digestivo grazie all’azione di diversi enzimi intestinali e il suo assorbimento è due volte superiore a quello dell’acido nicotinico. Una volta nel plasma, la nicotinammide, è assorbita molto velocemente dalle cellule per essere
trasformata di nuovo nel coenzima NAD.50
Presente nella maggior parte degli alimenti, la vitamina B3 si ritrova in quantità
particolarmente elevate nella carne soprattutto di tacchino e pollo, nel pesce in particolar modo nel tonno, e nei funghi. Si trova anche nei cereali ma sotto forma di nicotinil-esteri non idrolizzabili dall’organismo. I soggetti che seguono una dieta ricca solamente di farina e pane bianco, alimenti zuccherati, alimenti confezionati, sciroppo di mais e così via, sono a più alto rischio di sviluppare deficienza di niacina poiché la quantità di vitamina presente in questi alimenti non è biodisponibile.50